全 文 ：收稿日期:2012-12-07;修回日期:2012-12-24
基金项目:教育部留学回国人员科研启动基金项目(教外司留
［2010］1516 号);西安工程大学博士科研项目(BS0715)
作者简介:李 波(1981 －)，男，讲师，硕士研究生，研究方向
为水污染控制技术及废物资源化利用，gager2000@ xpu． edu．
cn．
通信作者:张洛红(1969 －)，男，副教授，博士，cho_zhang@ ya-
hoo． com．
灯芯草纤维素黄原酸盐的制备及吸附
蜂胶中镉的效果分析
李 波，张洛红，李 莹
(西安工程大学 环境与化学工程学院，西安 710048)
中图分类号:S896． 6 文献标识码:B 文章编号:1004-7034(2013)08 － 0128 － 03
关键词:灯芯草纤维素黄原酸盐;吸附;蜂胶;镉;原子吸收光谱
摘 要:为了研究自制的灯芯草纤维素黄原酸盐用于吸附去除蜂胶中重金属镉的可行性和适应性，试
验采用原子吸收分光光度法测定了蜂胶中重金属镉含量，考察灯芯草纤维素黄原酸盐对蜂胶中镉的
去除效果，探讨静态吸附反应中镉离子初始浓度、吸附时间、溶液 pH 值和吸附温度这 4 种因素对镉
去除率的影响，确定最佳吸附反应条件。结果表明:当向 10 mL含镉浓度为 200 μg /L 的蜂胶溶液中
加入 0． 1 g灯芯草纤维素黄原酸盐，并调节蜂胶液的 pH值为 4． 0 ～ 4． 5，恒温(30 ℃)振荡吸附 5 min，
该吸附剂对蜂胶中镉离子的去除率为 52． 5%。说明灯芯草纤维素黄原酸盐用于吸附去除蜂胶中重
金属镉是可行的，这既为控制蜂胶中重金属镉含量提供了新的处理技术，同时还为废弃中草药灯芯草
的资源化及深度利用创造了新的思路。
蜂胶是蜜蜂从植物芽孢和树干处采集树胶，再混
以蜜蜂舌腺、蜡腺等腺体的分泌物，经蜜蜂反复代谢
合成的一种棕色、黏性、带有芳香气味的胶状物质，其
中约含蜂胶 55%、蜂蜡 30%、花粉和芳香油 15%及
少量杂质［1 － 3］。蜂胶富含多种营养成分和多种具有
药用价值的活性成分，这些活性成分中主要是黄酮类
化合物。黄酮具有抗细菌、抗病毒、抗炎症、抗肿瘤、
免疫调节、清除自由基等重要药理价值。
纤维素黄原酸盐是用溶于碱中的二硫化碳直接
与纤维素反应，产生纤维素衍生物———纤维素黄原酸
酯，再与稳定剂反应转换成固定形态的纤维素黄原酸
盐，它属于螯合吸附剂，对重金属离子具有较高的选
择性和结合力［4］。
蜂胶中的微量元素可以有效抑制人体生理的异
常或疾病的发生，尽管它们在人体内含量极小，但它
们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分
必要的［5］。同时，重金属含量又是蜂胶质量控制中
必须考察的对象。植物生长时吸取土壤中的镉、蜂胶
生产中所使用的含镉器具、蜜蜂采集油漆和沥青的习
性、汽车尾气等都会导致蜂胶受到严重的镉污染。因
此，蜂胶中的镉污染问题日益为人们所关注［6 － 7］。同
时，重金属含量又是蜂胶质量控制中必须考察的
对象。
近年来，纤维素黄原酸盐吸附材料被广泛用于脱
除废水中的重金属离子［8 － 10］，也有将其用于蜂胶中
重金属脱除的研究报道［11 － 12］。废弃中草药含有纤维
素成分，是一种潜在的自然资源，以其作为原料制备
纤维素黄原酸盐，既可实现对废弃中草药资源的高附
加值利用，还能减少废弃物造成的环境污染问题。以
废弃的中草药为原料制备纤维素黄原酸盐，并筛选灯
芯草纤维素黄原酸盐为最佳的吸附材料，以其对蜂胶
中镉的脱除效果及对活性成分的影响程度为指标，考
察其脱除蜂胶中镉的可行性与适应性，现报道如下。
1 材料
1． 1 样品
蜂胶，由西安养蜂厂提供;灯芯草，取自废弃中
草药。
1． 2 主要试剂
无水乙醇、氢氧化钠、二硫化碳、硫酸镁、盐酸、磷
酸、浓硝酸、高锰酸钾溶液、镉标准使用液、超纯水、镁
标准储备液，由国家标准物质研究中心提供;试验用
水为超纯水。
1． 3 主要仪器
水浴恒温摇床(型号为 SHY － 100) ，购自长沙湘
821
Heilongjiang Animal Science
and Veterinary Medicine № 08 2013
DOI:10.13881/j.cnki.hljxmsy.2013.15.063
2013 年 08 月(上)
仪离心机有限公司;集热式恒温加热磁力搅拌器(型
号为 DF －101S) ，购自郑州科丰仪器设备有限公司;
循环水式多用真空泵(型号为 SHB －Ⅲ) ，购自郑州
杜甫 仪 器 厂;数 控 超 声 波 清 洗 器 (型 号 为
KQ5200DE) ，购自上海智科仪有限公司;艾科浦超纯
水系统(型号为 UPT － II) ，购自成都超纯科技有限公
司;低速离心机(型号为 E － C － M 800) ，购自上海华
燕医疗器械有限公司;远红外快速干燥箱(型号为
AL －204) ，购自上海跃进医疗器械厂;电子天平(型
号为 AL －204) ，购自上海梅特勒 －托利多仪器有限
公司;恒温磁力搅拌器(型号为 94 － 2) ，购自上海梅
颖浦仪器仪表有限公司;电子恒温水浴锅(型号为
GKC －11) ，购自上海金桥科析仪器厂;万用电炉(型
号为 MB － 1) ，购自北京科伟永兴仪器有限公司;原
子吸收光谱仪(型号为 PerkinElmer AAnalystTM 800) ，
购自美国 Perkin Elmer公司。
2 方法
2． 1 含镉蜂胶溶液的配制
称取蜂胶样品 0． 1 g，剪成小颗粒，加入 10 mL 无
水乙醇，用玻璃棒搅拌。于 30 ℃ 超声波中振荡
60 min后用滤纸过滤，取上层清液，备用。
2． 2 灯芯草纤维素黄原酸盐的制备
称取废弃中草药的烘干样 3． 0 g，剪成碎末，加入
15%氢氧化钠溶液 50 mL，用玻璃棒充分搅拌，然后
于 30 ℃恒温磁力搅拌器中搅拌碱化 120 min;将所得
的浑浊液转入低速离心机中离心 15 min，倒出并回收
上层黑液，下层固形物即为碱纤维素黄原酸盐;向碱
纤维素黄原酸盐中加入 10%氢氧化钠溶液 50 mL，用
玻璃棒充分搅拌，转至恒温电磁搅拌器中继续搅拌
10 min;然后慢慢加入二硫化碳 0． 8 mL，搅拌酯化
60 min;再加入 5% 的硫酸镁溶液 10 mL，继续搅拌
10 min;将混合物离心 15 min，倒出并回收上层黑液
(略带黄色) ，下层即为所得的固形物;用 5%的硫酸
镁和乙醇的混合液(硫酸镁与乙醇比为 1 ∶1)对固形
物进行抽滤，直到抽出液的 pH 值为中性时取出，趁
软将抽滤物揉搓成直径约为 3 mm 的小颗粒;于
(50 ± 2)℃在远红外快速干燥箱中烘干 8 h 取出，即
为灯芯草纤维素黄原酸盐，储存，备用。
2． 3 纤维素黄原酸盐对蜂胶中镉的静态吸附
向上述配制的 10 mL含镉蜂胶溶液中加入 0． 1 g
自制灯芯草纤维素黄原酸盐，于 30 ℃在水浴恒温摇
床中振荡吸附 120 min。用原子吸收光谱仪测定剩
余镉浓度，从而研究不同蜂胶溶液中镉离子初始浓
度、吸附温度、吸附时间、溶液 pH 值对镉吸附效果的
影响，从而确定最佳的静态吸附条件。
2． 4 湿法消解
于蜂胶溶液中加入不同浓度的镉溶液，振荡均匀
后置入四氟乙烯坩埚中，在电炉上加热，待蜂胶中乙
醇慢慢挥发尽;坩埚温度降至室温，向坩埚中加入
9 mL 浓硝酸、1 mL 高锰酸钾溶液，用玻璃棒轻微搅
拌，放回电炉继续消解;待硝酸挥发殆尽，取出坩埚降
至室温;加入 10 mL超纯水，充分搅拌，所得溶液即为
不同浓度消解后的镉溶液。
2． 5 指标的测定
蜂胶中镉含量的测定采用原子吸收光谱法。
3 结果与分析
3． 1 溶液中镉离子初始浓度对蜂胶中镉去除率的影
响(结果见图 1)
图 1 溶液中镉离子初始浓度对蜂胶中镉去除率的影响
由图 1 可知:随着溶液中镉离子初始浓度的增
加，灯芯草纤维素黄原酸盐对镉的去除率呈逐渐下降
的趋势，这是因为低浓度时，灯芯草纤维素黄原酸盐
表面的吸附位点充足，其与溶液中镉离子数量的比值
较大，吸附作用比较完全;对于吸附量而言，随着镉离
子初始浓度的增加，吸附量逐渐增加，当镉离子初始
浓度为 200 μg /L时，吸附量达到饱和。故对于 0． 1 g
灯芯草黄原酸盐，处理含镉蜂胶液时最佳的初始镉浓
度约为 200 μg /L，此时平衡吸附量为 10． 7 μg /g。
3． 2 温度对蜂胶中镉去除率的影响(结果见图 2)
图 2 温度对蜂胶中镉去除率的影响
由图 2 可知，随着温度的升高，灯芯草纤维素黄
原酸盐对镉的去除率呈先上升后下降趋势，在 30 ℃
左右时，去除率最高，达 52%，再升高温度将不利于
镉的吸附，这可能是因为温度的升高增强了镉离子在
921《黑龙江畜牧兽医》科技版
溶液中的溶解能力，因此吸附反应中最佳吸附温度选
择 30 ℃比较适宜。
3． 3 pH值对蜂胶中镉去除率的影响(结果见图 3)
图 3 pH值对蜂胶中镉去除率的影响
由图 3 可知，随着 pH 值的升高，灯芯草纤维素
黄原酸盐对镉的去除率呈下降趋势，这说明对去除率
的影响与镉的溶解度有关，pH 值升高，溶解度下降，
反而不易被吸附，而且蜂胶中的黄酮类化合物受溶液
酸度影响较大，降低能有效避免活性成分发生分解或
沉淀［13］。因此，综合考虑后确定最佳 pH值选择 4 ～
5 比较适宜。
3． 4 吸附时间对蜂胶中镉去除率的影响(结果见
图 4)
图 4 吸附时间对蜂胶中镉去除率的影响
由图 4 可知，在吸附时间为 1 分钟时，50%的镉
被吸附去除，这是因为在吸附开始时，灯芯草纤维素
黄原酸盐表面的吸附位点较多，容易吸附溶液中的镉
离子，随着吸附的进行，在吸附时间为 2 分钟时吸附
达 52． 5%，之后随着吸附时间的延长，去除率不再上
升，吸附基本达饱和。
4 结论
试验采用废弃的灯芯草制备灯芯草纤维素黄原
酸盐，并研究灯芯草纤维素黄原酸盐用于吸附去除蜂
胶中重金属镉的效果，同时探讨了静态吸附反应中镉
离子初始浓度、吸附时间、溶液 pH值和吸附温度这 4
个因素对镉去除率的影响，并得出如下结论:
1)当向 10 mL含镉浓度为 200 μg /L的蜂胶溶液
中加入 0． 1 g的灯芯草纤维素黄原酸盐，并调节蜂胶
溶液的 pH 值为 4． 0 ～ 4． 5，恒温(30 ℃)振荡吸附
5 min，该吸附剂对蜂胶中镉的去除率为 52． 5%。在
静态吸附试验中，灯芯草纤维素黄原酸盐对镉的饱和
吸附量为 10． 7 μg /g。
2)废弃中草药灯芯草经化学改性后，对蜂胶中
镉的吸附具有良好的选择性和适用性，这不仅为降低
蜂胶中重金属镉含量提供了一种新的技术方法，也为
废弃中草药的资源化利用提供了新的思路。
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Heilongjiang Animal Science
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